王焕平+尤春光
[摘 要]新型超高强度支撑剂是使用氧化铝含量极高的原材料结合新型生产工艺生产的，可克服极深部地层的开发难点。本文主要介绍了目前支撑剂技术的导流能力、应力循环、酸溶解度、侵蚀性，以及证实了恶劣条件下新型超高前度支撑剂优质性能的大量的测试。最后提出了下一步测试建议，概述了新型超高前度支撑剂的应用前景。
[关键词]非常规储层； 超高强度支撑剂； 性能
中图分类号：TE357；TE39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0337-01
一、前言
随着美国Barnett页岩在2000年初的率先开发，非常规储层的开发逐渐形成规模化。非常规储层包括页岩、致密砂岩和致密碳酸盐等，渗透率极低，储层孔隙达微米级甚至纳米级，必须进行增产作业才能实现经济开采，而水平井多级分段压裂技术成为非常规储层开发的关键技术。二、新型支撑剂性能
1、导流能力
导流能力是衡量支撑剂性能的最终标准。当预测井下条件下支撑剂性能的时候，虽然根据ISO13503-5进行导流能力测试有其局限性，但以全方位、相对可重复性的方式测试了支撑剂的流通性。UHSP的最初目标是20000psi应力下的基准导流能力至少是HDC基准导流能力的2倍。根据IOS13503-5进行的初始测试结果表明，在14000psi应力下，UHSP的导流能力曲线开始与HDC的导流能力曲线偏离（图1）。应力为20000psi时，UHSP的参考导流能力为1750md·ft，而HDC的参考导流能力为850md·ft。同样应该注意到的是，两条导流能力曲线的斜率变化表明，应力超过20000psi时，两种支撑剂的导流能力差将会變大。
2、应力循环
在诸如深水墨西哥湾高流体速率的井中，支撑剂会承受循环荷载。应力循环发生在井底流动压力变化的任何时间内，关井时井底流动压力变化最大。井底流动压力变化会引起井底压力和支撑剂承受的有效闭合应力发生数千psi的变化，从而导致裂缝的导流能力降低[StimLab 1997-2012]。虽然没有可依据的标准程序进行循环荷载试验，但被广泛接受并有用的实践是根据ISO13503-5进行导流能力测试，然后在两个设定压力之间循环支撑剂指定的次数，最后根据ISO13503-5再次测试导流能力。
为确定应力循环对新型支撑剂的影响，进行了初始测试，并与HDC进行了对比。首先根据ISO13503-5进行了20000psi应力下的导流能力测试，然后在20000psi和12000psi之间进行了5次应力循环，最后再次在20000psi应力下进行了导流能力测试。为了消除高应力下岩心损坏可能带来的不利影响，测试中使用钢垫板代替了砂岩岩心。测试结果显示，HDC的导流能力降低了15%，而UHSP的导流能力仅降低了5%，而且，应力循环后UHSP的导流能力比HDC的导流能力高225%（图2）。
在应力循环和导流能力测试后，进行了筛析试验，结果显示，几乎25%的HDC将会在挤压测试中被压碎，即小于40目，而只有5%的UHSP会小于40目。因为标准导流能力测试没有设定较高的流体流速，因此不能说明任何微粒运移或堵塞造成的影响。但是，与HDC相比，仅有五分之一的微粒小于40目的事实可以预测，在高流体流速下，UHSP也将会胜过HDC。
3、酸溶解度
是支撑剂的另一个重要的物理性质，对于支撑剂的长期耐久性极为重要，特别是在恶劣的井下条件下。根据ISO13503-2进行的标准酸溶解度测试是在规定条件下接触土酸（12：3 HCL：HF）。测试结果表明，由于极高的氧化铝含量（铁和其他杂质含量降）以及极为光滑的表面（减少了支撑剂颗粒的有效表面积），UHSP的酸溶解度极低（图3），仅为0.3%，几乎可以忽略不计，而两种不同的20/40目HDC的酸溶解度分别达到3.5%和6.5%。极低的酸溶解度有利于UHSP在深水墨西哥湾恶劣的井下条件下保持长期耐久性。
4、侵蚀性
当进行陆地井水力压裂作业设计时，应泵入的支撑剂数量常常决定了成本与效益，支撑剂数量越大，产能和成本也就越高。然而，在海洋完井中，支撑裂缝尺寸取决于包括压裂船尺寸和浆液侵蚀等外部因素。当压裂船尺寸增大的时候，支撑裂缝尺寸与可通过井下服务工具的泵入的支撑剂数量相关，因此，支撑剂侵蚀性是一个关键的设计指标，流体流速、支撑剂形状和支撑剂密度等参数可确定支撑剂侵蚀性。在不同的速率下，气体循环支撑剂通过侵蚀试件的初步测试结果显示，由于UHSP极为光滑的表面和高球度，取决于不同的气流速度，HDC侵蚀程度是UHSP的2-7倍（图4）。
三、结论
使用氧化铝含量极高的原材料结合新型生产工艺生产出了极圆、表面极光滑、单一粒径和微观结构得到明显改善的UHSP颗粒，与现有的支撑剂相比，在超过20000psi应力下可提供阶跃性变化的性能，可解决极深部非常规储层的开发难题。
参考文献
[1] 石油压裂支撑剂的发展历程[EB/OL].[2015-01-23].http：//www.kyjx.com/t/news/20140108159.html.
[2] 春兰，何骁，向斌.水力压裂技术现状及其进展[J].天然气技术，2009，3（1）：44-47.
